0

0
0

文字

分享

0
0
0

蜥蜴斷尾求生後,拼命也要長回尾巴是有道理的!

活躍星系核_96
・2017/02/09 ・1908字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 547 ・八年級
  • 翠斑草蜥是 2008 年發現的臺灣特有物種。到了生殖季節,雄蜥的體側會出現鮮豔的綠色斑點,因此而得名。圖/攝影:林展蔚

蜥蜴在被人抓到之後很容易斷尾,這是大部分人對這種隱密的小動物共同的印象。斷掉的尾巴持續在地上翻滾扭動,一邊吸引掠食者的注意,而蜥蜴本尊則逃之夭夭。斷掉的部位會在幾個月之內重新長出新的尾巴;這根新尾巴雖然在功能上和外觀上都有些缺陷,卻也聊勝於無。

但在野外的蜥蜴什麼時候尾巴會斷,又是什麼力量促使牠的尾巴長回來?這些問題一直沒有獲得很好的解答。國立臺灣師範大學生命科學系師生林展蔚、林思民等人,利用中華鳥會的長期資料庫解開蜥蜴斷尾的謎團。

林思民 10 年追蹤臺灣獨有的「翠斑草蜥」

翠斑草蜥是臺灣師範大學教授林思民在 2008 年發表的新種,全世界只分布在臺灣北部的縣市。雌蜥全身褐色,但是雄蜥在生殖季節會在體側出現金屬光澤的翠綠色斑點,因而得名。成蜥的體長大約四至五公分,尾長是體長的兩倍半左右,尾部具有纏繞、抓握的能力,但是容易受到鳥禽等掠食者的攻擊而斷尾。喜歡棲息在開墾過後的草生地,有時會在適合的棲息環境形成數量極為龐大的高密度族群。

自從 2006 年開始,研究人員在北海岸的金山地區長期追蹤蜥蜴族群的動態,至今已有 10 年的歷史。透過針對每個月反覆調查樣區,追蹤每一隻蜥蜴在兩三年壽命之中的生老病死、成長狀況、以及斷尾情形,就猶如醫院的病歷表。翻開這本厚厚的病歷紀錄,研究人員發現在特定的季節中,草蜥會發生斷尾的情形。究竟是誰偷走了蜥蜴的尾巴?

賞鳥大數據幫助解開草蜥斷尾之謎

中華鳥會從 1970 年代開始累積國內賞鳥人回傳的賞鳥紀錄,長年下來,這 40 多年來累積的資料量已經接近 200 萬筆。這個時候中華鳥會的資料庫發揮了它的功用。

前兩年任職於中華鳥會的洪貫捷先生幫忙調閱鳥類資料庫,並鎖定北臺灣賞鳥人觀察到的紅尾伯勞、紅隼、黃頭鷺和大捲尾這四種鳥作為統計的對象。團隊再將數萬筆的蜥蜴生死狀和鳥類紀錄相結合,並利用高速電腦進行運算。這種利用這樣的大型資料庫來追蹤蜥蜴和鳥類之間的掠食效應的研究,在國內相當少見。

研究團隊發現:草蜥斷尾的比例與「前一個月」紅尾伯勞和紅隼的數量呈正相關,而草蜥的死亡率則與「下一個月」牛背鷺的數量呈正相關。

正在研究有所進展的節骨眼上,彰化環保聯盟的蔡嘉陽老師提供了兩張牛背鷺覓食草蜥的瞬間照片,而知名的網路插畫家,中興大學的郭人毓同學(玉子)也提供了一段牛背鷺捕獲草蜥之後直接吞食的珍貴影片。這兩個鳥類捕食草蜥的直接證據,不但讓研究團隊士氣大振,也讓原本抽象的數學運算,化為實際的影像證據。

不管從長期生態調查或是這些珍貴的照片,都顯示牛背鷺是草蜥主要的掠食者之一。圖/攝影:蔡嘉陽老師;七星生態保育基金會贊助

除此之外,本研究更從長期存活的角度,去評估草蜥重新長出尾巴的益處。研究團隊發現,尾巴受到攻擊消失的個體,牠們下個月的存活率會比尾巴完整的個體低了一大截。例如繁殖期間的雄蜥蜴,失去尾巴之後的存活率可能下降 30% 之多;但是一旦尾巴生長完全之後,這個損失就會被抵銷。這也解釋了為什麼大部分斷尾的蜥蜴,即使耗費巨大的能量,也會拚著老命在最短的時間之內重新再生出尾巴。「斷尾的好處」很多實驗都證實過了,但是「再生」的好處卻從來沒有被科學所證實。

草蜥原本的尾巴長度超過體長的兩倍。受到攻擊斷尾之後,傷口會迅速癒合,形成一個迅速生長的肉芽(中),最後長出一條比原本略短,而且顏色和材質都有明顯差異的再生尾(下)。圖/攝影:林思民

關於斷尾的研究本來就已經很少;寥寥可數的幾篇研究通常都是在實驗室之內執行。但是從真正的野外族群存活趨勢來推估斷尾的長期影響,卻是世界上首次進行的嘗試。臺師大團隊去(2016)年秋天將論文投稿至《英國皇家學會報告》(Proceeding of the Royal Society B),並已於近日刊登。賞鳥人們記錄下來的鳥類數量,這個在當下說不出功用的小小紀錄,竟然在聚沙成塔之後,對科學的進展提供了極為重要的貢獻。

(本文改寫自臺師大新聞稿)

原始論文:

 


數感宇宙探索課程,現正募資中!

相關標籤:
文章難易度
活躍星系核_96
755 篇文章 ・ 90 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


0

2
1

文字

分享

0
2
1

臺灣半數肺癌患者沒吸菸!不吸菸肺癌的致病成因是?

PanSci_96
・2020/07/20 ・2263字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 605 ・十年級

肺癌傳統被認為與吸菸畫上等號,不過,臺灣的不吸菸肺癌患者卻比吸菸者多。中央研究院與臺大醫學院跨單位研究團隊以蛋白基因體技術建立臺灣早期肺癌病人的多體學大數據,找到不吸菸肺癌患者可能的致病機制。

研究主要有三個發現,首先是肺癌和人體體內APOBEC*突變特徵的高低、其次與致癌物的曝露有關;最後更發現一個從未被發現的新亞型肺癌,及其致癌基因突變的差異,有助早期發現臨床潛在的高風險肺癌患者。

*註:APOBEC的突變被認為跟癌症的發生有關。

研究主持人中研院化學所所長陳玉如表示,「這是東亞第一套結合深度多體學大數據及完整臨床資料,深度解析不吸菸肺癌成因的研究成果」,也是美國臨床蛋白基因體學腫瘤分析聯盟(CPTAC)首次和國際聯盟團隊(臺灣)攜手合作,以蛋白基因體學揭開臺灣及美國病人肺癌生物學的面紗。臺美二個獨立成果於今年(2020)7月9日同步發表在國際頂尖期刊《細胞》《Cell》上,並共同榮登本期雜誌封面。

肺癌致病的關鍵:APOBEC突變特徵、致癌物效應

肺癌是全球癌症死亡的主因,即使藥物治療近年有長足的進展,5年存活率仍低於20%,目前仍是國人癌症死亡頭號殺手。研究指出,在美國不吸菸者約佔肺癌患者的20%,而東亞地區(包括臺灣)的肺腺癌有獨特的特色,不吸菸者(尤其是女性)患病的比率高過於吸菸者。在臺灣有50%以上的肺癌病患並不吸菸,超過9成得肺癌的女性都不抽菸,而且近十年有年輕化的趨勢。為釐清東亞不吸菸肺癌的致病機制,此研究分析東亞地區103名肺癌病患,探究早期不吸菸肺癌的發病與進展。

癌細胞基因突變結果顯示,東西方病人突變的基因背景大為不同;肺腺癌癌變與APOBEC的突變特徵很有關。罹癌患者中,高達74%從未吸菸年輕女性(小於60歲)和所有無肺癌「表皮生長因子受體(EGFR)」 驅動突變的女性患者APOBEC突變特徵程度高,顯示APOBEC的突變特徵可能為女性早期肺癌的驅動因素;而高APOBEC突變特徵又與免疫療法療效呈正相關。因此,APOBEC突變特徵可能成為早期診斷和免疫治療的潛在生物標誌物。

此外,研究也發現,暴露於致癌物而引起的基因體編輯突變特徵,亦可能是癌症早期的主要驅動因素。在部分較年長女性(大於70歲)中程度較高,化學致癌物代謝和解毒過程及特定途徑的活化可能影響腫瘤癌化、惡化和免疫調節異常。換言之,減少生活中致癌物的暴露率可能是預防肺癌的有效策略。

發現「新亞型」肺癌 有助早期發現潛在高風險患者

過去研究已知,臺灣肺癌患者主要在EGFR基因上會發生Del19和L858R兩種突變,病患若是發生L858R突變,存活率較低,且容易產生惡性胸腔積液和癌細胞轉移,不過至今仍未發現明確的生物機轉。此次透過蛋白體學特徵可將肺腺癌分為五個亞型,其中有一個從未被發現的新型早期肺癌「類晚期」亞型。此亞型可區分出Del19和L858R突變的腫瘤在早期癌症之惡性特徵。因此,臨床醫師有機會可藉惡性特徵發現早期肺癌患者,進一步提供密集的監測和考慮可能的佐劑加以治療。此外,「類晚期」亞型的早期腫瘤也可發現顯著增加的蛋白,如間質溶解素MMP11等,可能可以作為檢測的生物標誌。

東亞第一個解析不抽菸肺腺癌之多體學大數據

工欲善其事,必先利其器,有賴於深度蛋白質基因體技術和多體學數據整合分析,及臺灣肺癌臨床團隊提供高品質檢體及臨床資料分析,此次跨領域及院校研究方能就東亞肺癌有此重大突破。肺癌團隊主持人楊泮池指出,「蛋白基因體學發現不吸菸肺癌患者在腫瘤發生和癌症進程上存在著人種和地域上的獨特性,此研究為早期不吸菸者肺腺癌提供了新的見解」。

除中研院之外,研究團隊成員由臺灣大學、臺北醫學大學、臺中榮總提供病人檢體、臨床數據及檢測技術等,共同呈現前所未有的東亞肺腺癌完整鳥瞰圖景,包括針對男女族群、吸菸與不吸菸族群,描繪出更清晰的肺腺癌疾病進程,並且發現新的癌症標誌物與找出導致臺灣肺腺癌的可能病因。

首次攜手合作 臺美「癌症登月計畫」重大發現

本院擁有領先世界的蛋白基因體技術、生物資訊分析平台與大數據分析技術,且臺灣醫療團隊具備完善的長期追蹤資料。藉此優勢,本院與美國國家癌症研究所(National Cancer Institute, NCI)於2016年簽署「癌症登月計畫(Cancer Moonshot)」合作備忘錄,參與國際癌症蛋白基因體學聯盟(International Cancer Proteogenome Consortium, ICPC)。同年10月臺灣通過生醫產業推動方案,科技會報將癌症登月計畫納入為「推動特色重點產業」策略之一,提供利用蛋白基因體大數據開發創新診斷及新藥研發之契機。

持續關注肺腫瘤生物學及早期肺腺癌的研究進展,將有助推動肺癌檢測開發和相關管理策略。「癌症登月計畫」臺灣團隊認為,臨床資訊、多體學技術及體學大數據為發展癌症精準醫學之必要基礎工程,為欲深入研究和發展肺腺癌精準醫療的研究人員和臨床醫生的最大後盾。若能進一步凝聚跨學研單位、醫學中心及跨部會及產學合作,透過與國際癌症登月計畫團隊分享各國數據與資源,持續研發新策略,有助未來發展臺灣特色的精準醫學。

記者會合影

論文共同第一作者為本院化學所陳誼如博士後研究員、本院統計所張雅媗博士後研究員及英國癌症研究所Theodoros I. Roumeliotis,本院資訊所陳鯨太博士後研究員及時任本院化學所林妙霞博士後研究員(現任臺灣大學)亦列為共同第二作者。研究團隊包括本院化學所陳玉如所長、臺大醫學院內科教授楊泮池(本院院士)、本院統計所陳璿宇副研究員、英國癌症研究所Jyoti S. Choudhary、臺灣大學醫學檢驗暨生物技術學系與基因體暨精準醫學研究中心俞松良教授、臺大醫院外科醫師陳晉興、本院資訊科學研究所宋定懿研究員及臺北醫學大學韓嘉莉助理教授等。本次研究經費主要來自科技部、中研院及臺灣大學支持。


數感宇宙探索課程,現正募資中!

相關標籤:
PanSci_96
9 篇文章 ・ 7 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。